基于Linux的SOCKET编程之TCP半双工Client-Server聊天程序
来源:互联网 发布:双代号网络计划规则 编辑:程序博客网 时间:2024/05/22 01:40
所谓半双工通信,即通信双方都可以实现接发数据,但是有一个限制:只能一方发一方收,之后交换收发对象。也就是所谓的阻塞式的通讯方式。
一、基本框架:
1、首先搞清我们进行编程所处的的位置:
TCP编程,具有可靠传输的特性,而实现可靠传输的功能并非我们将要做的事(这些事),我们要做的就是在内核实现的基础上调用系统的API接口直接使用。所以我们所处的位置就是位于应用层面与系统层面之间的。我觉得弄清这点是实现整个通信程序的重中之重。
2、弄清楚此次的目的:实现伪半双工的通信
为什么说是“伪”半双工通信,因为真正的半双工是通信双方都可以随时接发数据(只是限制不能同时发,也不能同时收,在同一时刻只能由一方发送,一方接收),而我们要实现的是“傻瓜式”的你一句我一句,因为不是全双工,而类似于半双工,我也不知道有没有更准确的说法,就暂且叫它“伪半双工吧”!
3、TCP编程框架:
下面这张图是很多博客中都使用到的一张流图,其原图都来自于UNIX网络编程卷1:套接字联网API 【史蒂文斯 (W.Richard Stevens)、芬纳 (Bill Fenner) 、 鲁道夫 (Andrew M.Rudoff)著】这本书。核心思想都是一样的,所以就直接贴上了:
二、所用到的结构体与函数:
1、几个结构体:
(1)、IPV4套接字地址结构体:
struct sockaddr_in{ uint8_t sin_len; sa_famliy_t sin_fanliy;/*协议家族*/ in_port_t sin_port;/*端口号*/ struct in_addr sin_addr;/*IP地址,struct in_addr{in_addr_t s_addr;}*/ char sin_zero[8];};
(2)、通用套接字地址结构体:
struct sockaddr{ uint8_t sa_len; sa_famliy sa_famliy; char sa_data[14];};
2、建基本框架所使用的函数,这些函数都是系统调用(man 2 function),失败都会设置一个errno错误标志:
#include<sys/socket.h>
(1)、socket:
int socket(int domain,int type, int protocol);/*创建一个套接字:返回值: 创建成功返回一个文件描述符(0,1,2已被stdin、stdout、stderr占用,所以从3开始) 失败返回-1。参数: domain为协议家族,TCP属于AF_INET(IPV4); type为协议类型,TCP属于SOCK_STREAM(流式套接字); 最后一个参数为具体的协议(IPPOOTO_TCP为TCP协议,前两个已经能确定该参数是TCP,所以也可以填0)*/
(2)、bind:
int bind(int sockfd,const struct sockaddr * addr,socklen_t addrlen);/*将创建的套接字与地址端口等绑定返回值:成功返回0,失败返回-1.参数: sockfd为socket函数返回接受的文件描述符, addr为新建的IPV4套接字结构体 注意:定义若是使用struct sockaddr_in(IPV4结构体)定义,但是该参数需要将struct sockaddr_in *类型地址强转为struct sockaddr *类型(struct sockaddr是通用类型)。 最后一个参数为该结构体所占字节数。*/
(3)、listen:
int listen(int sockfd,int backlog);/*对创建的套接字进行监听,监听有无客户请求连接返回值:有客户请求连接时,返回从已完成连接的队列中第一个连接(即完成了TCP三次握手的的所有连接组成的队列),否则处于阻塞状态(blocking)。参数:sockfd依然为socket函数返回的文件描述符;blocklog为设定的监听队列的长度。可设为5、10等值但是不能大于SOMAXCONN(监听队列最大长度)*/
说说监听队列(如下图所示):
监听队列包括请求连接建立过程中的两个子队列:未完成连接的队列和已完成连接的队列。区分的标志就是:是否完成TCP三次握手的过程。服务器从已完成连接的队列中按照先进先出(FIFO)的原则进行接收。
(4)、connect和accept:
int connect(int sockfd,const struct sockaddr * addr,socklen_t addrlen);/*客户端请求连接返回值:成功返回0,失败返回-1参数:客户端的socket文件描述符,客户端的socket结构体地址以及结构体变量长度*/int accept(int sockfd,struct sockaddr * addr,socklen_t * addrlen);/*从监听队列中接收已完成连接的第一个连接返回值:成功返回0,失败返回-1参数:服务器socket未见描述符,服务器的socket结构体地址以及结构体变量长度*/
(5)、send和recv:
ssize_t send(int sockfd,const void * buf,size_t len,int flags);/*发送数据返回值:成功返回发送的字符数,失败返回-1参数:buf为写缓冲区(send_buf),len为发送缓冲区的大小,flags为一个标志,如MSG_OOB表示有紧急带外数据等*/ssize_t recv(int sockfd,void *buf, size_t len, int flags);/*接收数据返回值参数与send函数相似不过send是将buf中的数据向外发送,而recv是将接收到的数据写到buf缓冲区中。*/
(6)、close:
int close(int fd);/*关闭套接字,类似于fclose,fd为要关闭的套接字文件描述符失败返回-1,成功返回0*/
3、其它函数:
(1)、字节序转换函数:
/*由于我们一般普遍所用的机器(x86)都是小端存储模式或者说叫做小端字节序,而网络传输中采用的是大端字节序,所以要进行网络通讯,就必须将进行字节序的转换,之后才可以进行正常信息传递。*/uint32_t htonl(uint32_t hostlong);/*主机字节序转换成网络字节序*/uint32_t ntohl(uint32_t netlong);/*网络字节序转换成主机字节序*/
(2)、地址转换函数:
/*类似的原因,由于网络传输是二进制比特流传输,所以必须将我们的常用的点分十进制的IP地址,与网络字节序的IP源码(二进制形式)进行互相转换才可以将数据传送到准确的地址*/int inet_aton(const char * cp,struct in_addr * inp);/*将字符串cp表示的点分十进制转换成网络字节序的二进制形式后存储到inp中*/char * inet_ntoa(struct in_addr * in);/*将网络字节序的二进制形式转换成点分十进制的字符串形式,返回该字符串的首地址*/in_addr_t inet_addr(const char * cp);/*与inet_aton的功能相同*/
三、代码实现:
(1)、服务器(Server):服务器由于不知道客户何时回请求建立连接,所以必须绑定端口之后进行监听(Socket、Bind、Listen)
(2)、客户端(Client):客户端只需要向服务器发起请求连接(connect),而不需要绑定与监听的步骤;
(3)、请求连接由客户端发起(主动打开),服务器接受连接请求(被动打开),会经过TCP三次握手过程;而断开连接服务器和客户端都可以自行断开,会经过TCP四次挥手的过程。
1、服务器代码(Server):
# include<sys/socket.h># include<netinet/in.h># include<arpa/inet.h># include<signal.h># include<assert.h># include<stdio.h># include<unistd.h># include<string.h># include<stdlib.h># include<errno.h># define BUF_SIZE 1024//缓冲区大小宏定义int main (int argc,char * argv[])/*接收IP地址和端口号*/{ const char * ip = argv[1]; int port = atoi(argv[2]);/*将输入的端口号由字符串转换为整数类型*/ /*结构体定义与初始化*/ struct sockaddr_in address; bzero(&address,sizeof(address));/*初始化清零,类似于memset函数*/ address.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INET,ip,&address.sin_addr);/*inet_pton是inet_aton的升级版,随IPV6的出现而出现*/ address.sin_port = htons(port);/*将小端字节序转换为网络字节序*/ int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);/*创建套接字*/ assert(sock >= 0); int ret = bind(sock,(struct sockaddr*)&address,sizeof(address));/*绑定IP地址、端口号等信息*/ assert(ret != -1); ret = listen(sock,5);/*监听有无连接请求*/ assert(ret != -1); struct sockaddr_in client; socklen_t client_addrlength = sizeof(client); int connfd = accept(sock,(struct sockaddr *)&client,&client_addrlength);/*从监听队列中取出第一个已完成的连接*/ char buffer_recv[BUF_SIZE]={0}; char buffer_send[BUF_SIZE]={0}; while(1){ if(connfd < 0){ printf("errno is : %d\n",errno); } else{ memset(buffer_recv,0,BUF_SIZE); memset(buffer_send,0,BUF_SIZE);/*每次需要为缓冲区清空*/ ret = recv(connfd, buffer_recv, BUF_SIZE-1, 0); if(strcmp(buffer_recv,"quit\n") == 0){ printf("Communications is over!\n"); break; }/*recv为quit表示客户端请求断开连接,退出循环*/ printf("client:%s", buffer_recv); printf("server:"); fgets(buffer_send,BUF_SIZE,stdin); send(connfd,buffer_send,strlen(buffer_send),0); if(strcmp(buffer_send,"quit\n") == 0){ printf("Communications is over!\n"); break; }/*send为quit表示服务器请求断开连接,退出循环*/ } } close(connfd); close(sock); return 0;}
2、客户端代码(Client):
# include<sys/socket.h># include<netinet/in.h># include<arpa/inet.h># include<signal.h># include<assert.h># include<stdio.h># include<unistd.h># include<string.h># include<stdlib.h>#define BUF_SIZE 1024int main (int argc,char * argv[]){ const char * ip = argv[1]; int port = atoi(argv[2]); struct sockaddr_in server_address; bzero(&server_address,sizeof(server_address)); server_address.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INET,ip,&server_address.sin_addr); server_address.sin_port = htons(port); int sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); assert(sockfd >= 0); int connfd = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_address,sizeof(server_address)); char buffer_recv[BUF_SIZE] = {0}; char buffer_send[BUF_SIZE] = {0}; while(1){ if(connfd < 0){ printf("connection failed\n"); } else{ memset(buffer_send,0,BUF_SIZE); memset(buffer_recv,0,BUF_SIZE); printf("client:"); fgets(buffer_send,BUF_SIZE,stdin); send(sockfd, buffer_send, strlen(buffer_send), 0); if(strcmp(buffer_send,"quit\n") == 0){ printf("Communications is over!\n"); break; }/*send为quit表示客户端请求断开连接,退出循环*/ int ret = recv(sockfd,buffer_recv,BUF_SIZE-1,0); if(strcmp(buffer_recv,"quit\n") == 0){ printf("Communications is over!\n"); break; }/*recv为quit表示服务器请求断开连接,退出循环*/ printf("server:%s",buffer_recv); } } close(connfd); close(sockfd); return 0;}
3、程序测试(Test):
测试中把文件描述输出了一下,可以观察到每个进程有属于自己的一套描述符,而且都是从3开始。因为0,1,2已经被标准输入输出一标准错误占用了。
1.Client to quit at first:
2.Server to quit at first:
- 基于Linux的SOCKET编程之TCP半双工Client-Server聊天程序
- 基于Linux的SOCKET编程之TCP半双工Client-Server聊天程序
- 基于Linux的Socket编程之TCP全双工Server-Client聊天程序
- 基于Linux的Socket编程之TCP全双工Server-Client聊天程序
- Linux Linux函数 Linux聊天程序 基于socket的TCP(有连接的)聊天程序
- Linux Linux函数 Linux聊天程序 基于socket的TCP(有连接的)聊天程序
- Java基于Tcp的socket聊天程序
- python socket编程 半双工聊天
- python socket编程实现半双工与全双工聊天
- Java Socket编程 - 基于TCP方式的客户服务器聊天程序
- Socket聊天程序(Client)
- 实现基于TCP/IP协议的简单Client/Server程序
- 套接字(socket)编程简单实现server-client聊天程序
- Linux下基于TCP的Socket编程
- Linux网络编程之聊天程序(TCP协议之select)
- 基于Udp的Socket网络编程聊天程序
- 基于Udp的Socket网络编程聊天程序
- 基于Socket和多线程编程的聊天程序实现
- Linux下OpenCV的环境搭建
- MVC
- Android时区和时间同步
- python tkinter label编写案例分析
- mtklog结构及分析
- 基于Linux的SOCKET编程之TCP半双工Client-Server聊天程序
- 自学iOS开发系列----OC(类别和扩展)
- JDBC概述
- WINDOWS HOST文件修改后不生效的处理方法
- javascript 实现MD5加密
- Linux节点理解
- 算法作业
- 阿里云Ubuntu安装resin
- Android应用基础技巧